最近,欧洲粒子(zi)物(wu)(wu)理(li)实(shi)(shi)(shi)验(yan)(yan)室(shi)的科学(xue)家们,在(zai)使(shi)用低能反(fan)质(zhi)子(zi)球形加速器(qi)做实(shi)(shi)(shi)验(yan)(yan)时,生(sheng)成(cheng)一种反(fan)物(wu)(wu)质(zhi)元素——一束疾速消逝的反(fan)氢原(yuan)子(zi),证明了(le)反(fan)物(wu)(wu)质(zhi)的真实(shi)(shi)(shi)存在(zai)和(he)可(ke)以在(zai)实(shi)(shi)(shi)验(yan)(yan)室(shi)中生(sheng)成(cheng),为(wei)反(fan)物(wu)(wu)质(zhi)的实(shi)(shi)(shi)际(ji)应用展示了(le)可(ke)喜的前景。
反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)质(zhi)(zhi)是物(wu)(wu)质(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)镜(jing)像(xiang),是一种(zhong)客观存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)实体。大家知道,物(wu)(wu)质(zhi)(zhi)是由原子(zi)(zi)(zi)组成的(de)(de)(de),原子(zi)(zi)(zi)又是由质(zhi)(zhi)子(zi)(zi)(zi)、中子(zi)(zi)(zi)和(he)电(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)组成。质(zhi)(zhi)子(zi)(zi)(zi)带(dai)正(zheng)电(dian)(dian),电(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)带(dai)负电(dian)(dian),中子(zi)(zi)(zi)不带(dai)电(dian)(dian),可是有(you)一定(ding)的(de)(de)(de)磁(ci)性。所谓物(wu)(wu)质(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)镜(jing)像(xiang),就(jiu)(jiu)是还(hai)有(you)一种(zhong)质(zhi)(zhi)子(zi)(zi)(zi)是带(dai)负电(dian)(dian)的(de)(de)(de),叫做(zuo)反(fan)(fan)(fan)(fan)质(zhi)(zhi)子(zi)(zi)(zi);还(hai)有(you)一种(zhong)电(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)是带(dai)正(zheng)电(dian)(dian)的(de)(de)(de),叫做(zuo)反(fan)(fan)(fan)(fan)电(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi);也(ye)还(hai)有(you)一种(zhong)磁(ci)性正(zheng)好与前面所说的(de)(de)(de)中子(zi)(zi)(zi)相(xiang)反(fan)(fan)(fan)(fan)的(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)(fan)中子(zi)(zi)(zi)。这些反(fan)(fan)(fan)(fan)质(zhi)(zhi)子(zi)(zi)(zi)、反(fan)(fan)(fan)(fan)电(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)、反(fan)(fan)(fan)(fan)中子(zi)(zi)(zi),统称为反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)质(zhi)(zhi)。反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)质(zhi)(zhi)和(he)物(wu)(wu)质(zhi)(zhi)真是“水火不相(xiang)容”,一旦(dan)相(xiang)遇,就(jiu)(jiu)会相(xiang)互吸引,两(liang)种(zhong)物(wu)(wu)质(zhi)(zhi)就(jiu)(jiu)会通过碰撞(zhuang)而全部(bu)转化为光。科(ke)学家研究(jiu)指出,一克反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)质(zhi)(zhi)与一克物(wu)(wu)质(zhi)(zhi)相(xiang)互吸引,就(jiu)(jiu)会通过碰撞(zhuang)而湮灭,两(liang)种(zhong)物(wu)(wu)质(zhi)(zhi)碰撞(zhuang)而湮灭时(shi)释放出的(de)(de)(de)能(neng)量,相(xiang)当于世界上(shang)最大的(de)(de)(de)水电(dian)(dian)站12个小时(shi)发出的(de)(de)(de)能(neng)量。
实验表明,一(yi)(yi)(yi)个质(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)子(zi)和一(yi)(yi)(yi)个反(fan)(fan)(fan)(fan)质(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)子(zi)接近(jin)到(dao)十(shi)亿分之一(yi)(yi)(yi)微米时(shi),只需(xu)10~23秒的(de)(de)(de)时(shi)间,就(jiu)(jiu)(jiu)会相互(hu)湮灭,按(an)照(zhao)爱因(yin)(yin)斯(si)坦的(de)(de)(de)质(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)转换理(li)论,它(ta)(ta)们的(de)(de)(de)质(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量完全(quan)转变为能(neng)(neng)(neng)量了(le)(le)(le)。因(yin)(yin)此,在(zai)通常的(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)质(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)没有发(fa)现过(guo)反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)质(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),即使(shi)在(zai)实验条件下,反(fan)(fan)(fan)(fan)质(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)子(zi)也是一(yi)(yi)(yi)瞬即逝的(de)(de)(de)。1956年(nian),为了(le)(le)(le)目(mu)睹反(fan)(fan)(fan)(fan)质(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)子(zi)的(de)(de)(de)尊容,科(ke)(ke)学(xue)(xue)界动员了(le)(le)(le)大量科(ke)(ke)研(yan)人员,耗费巨资(zi),建造了(le)(le)(le)方圆数公里的(de)(de)(de)加速(su)器,使(shi)用多种(zhong)设(she)备,终于(yu)将这对“反(fan)(fan)(fan)(fan)目(mu)成仇的(de)(de)(de)兄弟(di)”拉(la)开了(le)(le)(le),成功地(di)捕获了(le)(le)(le)反(fan)(fan)(fan)(fan)质(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)子(zi)。反(fan)(fan)(fan)(fan)质(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)子(zi)的(de)(de)(de)产生,震动了(le)(le)(le)科(ke)(ke)学(xue)(xue)界,使(shi)科(ke)(ke)学(xue)(xue)家知道(dao)反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)质(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)存在(zai),引起(qi)了(le)(le)(le)科(ke)(ke)学(xue)(xue)家对反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)质(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)应用研(yan)究的(de)(de)(de)极大兴趣。反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)质(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)是最理(li)想的(de)(de)(de)恒星际(ji)宇宙飞船的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)源。据科(ke)(ke)学(xue)(xue)家计算,只需(xu)一(yi)(yi)(yi)粒(li)盐大小的(de)(de)(de)10毫克反(fan)(fan)(fan)(fan)质(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)子(zi),就(jiu)(jiu)(jiu)能(neng)(neng)(neng)产生相当于(yu)200吨化(hua)学(xue)(xue)液(ye)体(ti)燃料推进(jin)剂(ji),可轻而易(yi)举地(di)将巨型航天器送(song)上(shang)太空。科(ke)(ke)学(xue)(xue)家设(she)想造一(yi)(yi)(yi)艘光子(zi)飞船,头部装一(yi)(yi)(yi)面巨大的(de)(de)(de)凹面反(fan)(fan)(fan)(fan)射镜,飞船开动时(shi),燃料库中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)正(zheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)质(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)和反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)质(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)分别被输(shu)送(song)到(dao)凹面镜前面,在(zai)那里接触,转化(hua)为强烈无(wu)比的(de)(de)(de)光,反(fan)(fan)(fan)(fan)射出(chu)去,就(jiu)(jiu)(jiu)像气体(ti)从火箭喷口(kou)喷出(chu)一(yi)(yi)(yi)样,产生强大的(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)(fan)作用力,推动飞船前进(jin),到(dao)恒星际(ji)的(de)(de)(de)宇宙中(zhong)(zhong)去漫游。反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)质(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)又是诊病(bing)治病(bing)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)手(shou)。在(zai)医疗(liao)(liao)成像技术中(zhong)(zhong),有一(yi)(yi)(yi)种(zhong)类(lei)似CT的(de)(de)(de)扫描,叫正(zheng)电子(zi)辐射断层照(zhao)相术,它(ta)(ta)的(de)(de)(de)射线源就(jiu)(jiu)(jiu)在(zai)体(ti)内(nei),这种(zhong)利用反(fan)(fan)(fan)(fan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)质(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)发(fa)射式(shi)照(zhao)相,能(neng)(neng)(neng)提供人体(ti)生理(li)及(ji)化(hua)学(xue)(xue)的(de)(de)(de)真(zhen)实信息,准确(que)地(di)诊断病(bing)情。由于(yu)反(fan)(fan)(fan)(fan)质(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)子(zi)能(neng)(neng)(neng)量释放的(de)(de)(de)速(su)度(du)和从体(ti)内(nei)逸出(chu)的(de)(de)(de)速(su)度(du)可以(yi)人为控制(zhi),因(yin)(yin)此,用反(fan)(fan)(fan)(fan)质(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)子(zi)产生的(de)(de)(de)光束可代替(ti)X射线治疗(liao)(liao)癌症,能(neng)(neng)(neng)不偏不倚地(di)击中(zhong)(zhong)癌瘤,大大减轻周围组织(zhi)的(de)(de)(de)损(sun)害程度(du),有效(xiao)地(di)治癌。
科学家还研究用(yong)反质子(zi)给工业材料诊治“病症(zheng)”,叫无损(sun)探测。它(ta)利(li)用(yong)反物质与物质碰撞会产生(sheng)热量使材料温度(du)升高的特(te)性(xing),起到消除材料内部(bu)疵伤(shang)和缺陷的奇异功效。
然而,要(yao)使反(fan)(fan)(fan)物(wu)质(zhi)(zhi)(zhi)获得实际应用(yong)(yong),还必(bi)须(xu)克服许多(duo)困难。要(yao)知道,反(fan)(fan)(fan)物(wu)质(zhi)(zhi)(zhi)是(shi)在反(fan)(fan)(fan)质(zhi)(zhi)(zhi)子(zi)环形加速器中生成(cheng),现在每年作(zuo)这方(fang)面研究大约生产(chan)了(le)1014~1015个(ge)低(di)能(neng)反(fan)(fan)(fan)质(zhi)(zhi)(zhi)子(zi),而这些反(fan)(fan)(fan)质(zhi)(zhi)(zhi)子(zi)所(suo)占体积还不足一(yi)(yi)个(ge)小数(shu)点的(de)三万分之(zhi)一(yi)(yi)。显然,要(yao)想得到(dao)一(yi)(yi)克反(fan)(fan)(fan)物(wu)质(zhi)(zhi)(zhi),不仅技术上难度(du)很大,而且至(zhi)少要(yao)花10亿美元的(de)生产(chan)费用(yong)(yong)。再说,目前所(suo)有的(de)储(chu)藏(zang)用(yong)(yong)具都是(shi)正物(wu)质(zhi)(zhi)(zhi)做的(de),即使生产(chan)出较多(duo)的(de)反(fan)(fan)(fan)物(wu)质(zhi)(zhi)(zhi),又怎样才能(neng)保(bao)存和运输呢?可(ke)是(shi),科(ke)学(xue)家(jia)依然信心十足,他们认为(wei)(wei),反(fan)(fan)(fan)物(wu)质(zhi)(zhi)(zhi)在未来(lai)可(ke)能(neng)是(shi)一(yi)(yi)种具有巨(ju)大爆(bao)炸力的(de)炸药;将反(fan)(fan)(fan)物(wu)质(zhi)(zhi)(zhi)悬(xuan)挂在电(dian)磁(ci)铁制成(cheng)的(de)集装箱(xiang)中,就(jiu)可(ke)运送(song)到(dao)所(suo)需的(de)地方(fang)去;它将为(wei)(wei)科(ke)学(xue)的(de)进一(yi)(yi)步发展开(kai)辟新的(de)途径。
(选自(zi)《科学大观(guan)园》1996年5期)
1.对(dui)“反物(wu)质”的表述(shu)正确(que)的一项是(shi)
A.所谓“反(fan)物质是物质的镜(jing)像”,意思是“反(fan)物质”虽然在(zai)物质世界客(ke)观存在(zai),但其并不(bu)具物质实体(ti)。
B.物质中(zhong)存在一种(zhong)带(dai)正电的质子(zi)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)质子(zi),带(dai)负电的电子(zi)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)电子(zi),还存在磁(ci)性与通常所说(shuo)的中(zhong)子(zi)相反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)的反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)中(zhong)子(zi),把这些(xie)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)质子(zi)、反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)电子(zi)、反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)中(zhong)子(zi)统称(cheng)为“反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)物质”。
C.“反物(wu)质(zhi)”存在形式独特,它已不属(shu)于物(wu)质(zhi)的范(fan)畴,“物(wu)质(zhi)世(shi)界(jie)”的叫法从此改(gai)变了。
D.“反物质”与物质不能共存,一(yi)旦相遇,就会发生碰撞而(er)湮灭,同时释放(fang)出能量。
2.下面的说法正确的一项是(shi)
A.科(ke)学(xue)界于1956年捕获(huo)的反物(wu)质(zhi),是最(zui)早捕获(huo)到的“反物(wu)质(zhi)”。
B.1克反物(wu)质与1克物(wu)质通(tong)过碰撞而湮灭时,所释放的能量大于200吨液体燃料的推进(jin)剂(ji)。C.一个质子(zi)和(he)一个反质子(zi)只有(you)接近到十亿分之一微米时才能相互湮灭。
D.光子飞船(chuan)头部的凹面(mian)镜,主要是防止(zhi)反物质(zhi)与其他物质(zhi)相互湮灭(mie)。
3.根据原文,下列(lie)推(tui)断(duan)不正(zheng)确的一项是
A.将“反物质悬挂在(zai)电磁铁制成(cheng)的(de)集装(zhuang)箱中运送”,是(shi)为了避免反物质与(yu)物质之(zhi)间发(fa)生相互湮灭。
B.“反物质”得到实际应用,还存(cun)在生产技术上(shang)的(de)、经费上(shang)的(de)以(yi)及(ji)保存(cun)和运输(shu)上(shang)的(de)困难。
C.据科学(xue)家研究,“反物质”这种超级能源(yuan)可以运用到工业生产、医(yi)疗、航天、战争、生物合成等领域。
D.“反物(wu)质(zhi)”一旦得以广泛应(ying)用,可以在(zai)一定程度上(shang)缓解人类因能源短(duan)缺(que)带来的巨大压力(li)。
参考答案:
1.D(A项(xiang),“最早(zao)”说法不当,发现和捕获到时间应更早(zao);C项(xiang),“只有(you)”说法没有(you)根据;D项(xiang),应主要是为了通过凹面镜人为控制物(wu)质(zhi)湮(yin)灭,并推动光(guang)子飞船前(qian)进。)
2.B(A项,原(yuan)文有“是(shi)一种客观存(cun)在(zai)的实体”句,“不(bu)具物质实体”说法错;B项,“带(dai)(dai)正电”“带(dai)(dai)负电”表述与(yu)原(yuan)文相(xiang)反(fan);C项,广义(yi)上的物质分成“正物质”“反(fan)物质”,“反(fan)物质”虽(sui)然与(yu)狭义(yi)的“物质”相(xiang)对,但仍(reng)属于广义(yi)物质概念的范畴(chou)。)
3.C(文中没(mei)有(you)提到“生物合成”领域的运(yun)用。)